(57)【要約】【課題】  ボイラから排出される燃焼ガスを処理する燃焼ガス処理経路における燃焼ガス流路への空気流入が異常であるか否かを簡易な方法で判定することが可能な燃焼ガス処理経路の異常判定方法および異常判定装置を提供する。【解決手段】  ボイラ１と空気予熱器２との間の流路を流れる燃焼ガスＧ１の酸素量Ｋ１を第一の酸素測定器２１によって測定し、電気集塵機４と排煙脱硫装置５との間の流路を流れる燃焼ガスＧ２の酸素量Ｋ２を第二の酸素測定器２２によって測定し、第二の酸素測定器２２によって測定された酸素量Ｋ２と第一の酸素測定器２１によって測定された酸素量Ｋ１との差が所定量Ｐを超えている場合は、燃焼ガス流路への空気流入が異常である判定を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気予熱器、電気集塵機、排煙脱硫装置、脱硫通風機を順に燃焼ガス流路に配置して前記空気予熱器の上流側に位置するボイラから排出される燃焼ガスを処理する燃焼ガス処理経路において、前記ボイラと前記空気予熱器との間の流路を流れる燃焼ガスの酸素量を第一の酸素測定器によって測定し、前記電気集塵機と前記排煙脱硫装置との間の流路を流れる燃焼ガスの酸素量を第二の酸素測定器によって測定し、前記第二の酸素測定器によって測定された酸素量と前記第一の酸素測定器によって測定された酸素量との差が所定量を超えている場合は、燃焼ガス流路への空気流入が異常である判定を行うことを特徴とする燃焼ガス処理経路の異常判定方法。
【請求項２】
空気予熱器、電気集塵機、排煙脱硫装置、脱硫通風機を順に燃焼ガス流路に配置して前記空気予熱器の上流側に位置するボイラから排出される燃焼ガスを処理する燃焼ガス処理経路において、
前記ボイラと前記空気予熱器との間の流路を流れる燃焼ガスの酸素量を測定する第一の酸素測定器と、
前記電気集塵機と前記排煙脱硫装置との間の流路を流れる燃焼ガスの酸素量を測定する第二の酸素測定器と、
前記第二の酸素測定器によって測定された酸素量と前記第一の酸素測定器によって測定された酸素量との差が所定量を超えている場合は、燃焼ガス流路への空気流入が異常である判定を行う異常判定手段と、
を備えたことを特徴とする燃焼ガス処理経路の異常判定装置。
【請求項３】
前記燃焼ガス流路への空気流入が異常の判定時には、前記異常判定手段からの信号に基づき警報を発する警報手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼ガス処理経路の異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボイラから排出される燃焼ガスを処理する燃焼ガス処理経路に関し、とくに燃焼ガス流路への空気流入の異常を判定する燃焼ガス処理経路の異常判定方法および異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所においては、ボイラから排出される燃焼ガスは複数の処理装置により有害物質が除去された後、煙突から排出される。ボイラから排出される燃焼ガスを処理する装置の一例として、空気予熱器を先頭に複数の装置を順に配置した技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
火力発電所では、ボイラに供給される空気をボイラの燃焼ガスの熱を利用して予熱する空気予熱器が用いられている。空気予熱器には、回転部とケーシング間の間隙を自動で調整するセンサドライブが設けられており、ボイラに供給するための空気が燃焼ガス流路への漏れるのを低減している。また、ボイラから排出される燃焼ガス中の酸素量を酸素測定器により測定することにより、ボイラ内での燃料の燃焼状態を確認している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５５４２号公報
【特許文献２】特開平１１−１６９６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、火力発電所の燃焼ガスの流路には、特許文献１、２に記載されているように、種々の装置が順に複数配置されているが、燃焼ガス流路への外気などの空気流入の異常を把握することが困難であるという問題がある。例えば、上記のようにボイラに供給する空気を予熱する空気予熱器には、回転部とケーシング間の間隙を自動で調整するセンサドライブが設けられているが、センサドライブが正常に機能せず燃焼用空気が燃焼ガス流路へ多量に流入した場合でも、この異常な空気流入を把握することができない。また、火力発電所の燃焼ガス流路は、煙道などから構成されているが、煙道などの損傷部分から外気が燃焼ガス流路に多量に流入している場合でも、異常をすぐに把握することができない。
【０００６】
燃焼ガス流路に多量の空気が流入すると、例えば電気集塵機によって捕捉される燃焼ガス中の灰が湿り易くなり、電気集塵機のホッパが目詰まりするという問題や、燃焼ガス流路を流れるガス量が増加することにより脱硫通風機を駆動させるための動力が増加し、運転コストが増大するという問題が生じる。
【０００７】
燃焼ガス流路へ空気が異常に流入することを把握するためには、多くの労力を費やして煙道などを入念に点検することや、燃焼ガス流路のいたるところに監視装置を設けるのが望ましいが、保守コストが著しく増大するという問題がある。したがって、燃焼ガス流路への空気流入が異常であるか否かを簡易な方法で把握することが可能な技術の開発が望まれる。
【０００８】
そこでこの発明は、ボイラから排出される燃焼ガスを処理する燃焼ガス処理経路における燃焼ガス流路への空気流入が異常であるか否かを簡易な方法で判定することが可能な燃焼ガス処理経路の異常判定方法および異常判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、空気予熱器、電気集塵機、排煙脱硫装置、脱硫通風機を順に燃焼ガス流路に配置して前記空気予熱器の上流側に位置するボイラから排出される燃焼ガスを処理する燃焼ガス処理経路において、前記ボイラと前記空気予熱器との間の流路を流れる燃焼ガスの酸素量を第一の酸素測定器によって測定し、前記電気集塵機と前記排煙脱硫装置との間の流路を流れる燃焼ガスの酸素量を第二の酸素測定器によって測定し、前記第二の酸素測定器によって測定された酸素量と前記第一の酸素測定器によって測定された酸素量との差が所定量を超えている場合は、燃焼ガス流路への空気流入が異常である判定を行うことを特徴とする燃焼ガス処理経路の異常判定方法である。
【００１０】
この発明によれば、燃焼ガス流路への空気流入が異常でない場合は、第二の酸素測定器によって測定された酸素量と第一の酸素測定器によって測定された酸素量との差は所定量の範囲にあるが、故障や損傷などによって空気予熱器と排煙脱硫装置との間の燃焼ガス流路への空気が流入すると、各酸素測定器によって測定される酸素量の差が所定量を超えることになり、燃焼ガス流路への空気流入の異常を把握することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、空気予熱器、電気集塵機、排煙脱硫装置、脱硫通風機を順に燃焼ガス流路に配置して前記空気予熱器の上流側に位置するボイラから排出される燃焼ガスを処理する燃焼ガス処理経路において、前記ボイラと前記空気予熱器との間の流路を流れる燃焼ガスの酸素量を測定する第一の酸素測定器と、前記電気集塵機と前記排煙脱硫装置との間の流路を流れる燃焼ガスの酸素量を測定する第二の酸素測定器と、前記第二の酸素測定器によって測定された酸素量と前記第一の酸素測定器によって測定された酸素量との差が所定量を超えている場合は、燃焼ガス流路への空気流入が異常である判定を行う異常判定手段と、を備えたことを特徴とする燃焼ガス処理経路の異常判定装置である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃焼ガス処理経路の異常判定装置において、前記燃焼ガス流路への空気流入が異常の判定時には、前記異常判定手段からの信号に基づき警報を発する警報手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、２つの酸素測定器を利用して燃焼ガス流路への空気流入の異常を把握することができるので、燃焼ガス処理経路の点検コストを大幅に低減することが可能となる。また、空気流入の異常を把握するにより、電気集塵機の灰詰まりを未然に防止することができるとともに、脱硫通風機を駆動する動力を低減することが可能となり、燃焼ガス処理経路の保守コストおよび運転コストを低減することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、燃焼ガス流路の空気流入の異常判定時には、警報手段によって警報が発せられるので、燃焼ガス流路の異常を直ちに把握することができ、修理や調整など迅速な対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係わる燃焼ガス処理経路の異常判定装置を火力発電所における燃焼ガス処理経路に適用した状態を示すブロック図である。
【図２】図１の異常判定装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】図１の電気集塵機のホッパ灰詰まりに関連する原因特定および調査の手順を示すブロック図である。
【図４】図１の脱硫通風機のファン開度増加に関する原因特定および調査の手順を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００１７】
図１ないし図４は、この発明の実施の形態を示している。図１に示すように、火力発電所におけるボイラ１には、燃焼用空気Ａが供給されている。燃焼用空気Ａは、押込通風機３によって空気予熱器２に送られ、空気予熱器２によって予熱されてからボイラ１へ供給されるようになっている。空気予熱器２は、ボイラ１から排出される燃焼ガスＧとの熱交換により燃焼用空気Ａを加熱するものであり、この実施の形態では回転型の空気予熱器２が用いられている。空気予熱器２は、回転部とケーシングの間の間隙を自動で調整するセンサドライブ２ａを有しており、間隙からの漏洩による燃焼ガス流路への流入空気Ａ１を最小限に抑制するように機能している。
【００１８】
図１に示すように、空気予熱器２と電気集塵機４は燃焼ガス流路としての煙道９を介して接続されており、ボイラ１から排出された燃焼ガスＧは、空気予熱器２および煙道９を経由して電気集塵機４に流入するようになっている。電気集塵機４は、燃焼ガスＧ中の煤塵である灰に電気を帯びさせることにより、燃焼ガスＧ中の灰を集塵板に吸着させて捕捉する機能を有しており、捕捉された灰は下部に形成されたホッパ４ａに溜まるようになっている。煙道９内の圧力は負圧になっており、空気予熱器２からの流入空気Ａ１も煙道９内に流入するようになっている。
【００１９】
電気集塵機４の下流側には、排煙脱硫装置としてのガスガスヒータ（ＧＧＨ）熱回収器５とガスガスヒータ（ＧＧＨ）再加熱器７とが設けられている。ガスガスヒータ熱回収器５とガスガスヒータ再加熱器７は、後述するように燃焼ガス流路中に離れて配置されており、ガスガスヒータ熱回収器５とガスガスヒータ再加熱器７との間には、脱硫通風機（ＢＵＦ）６が位置している。ガスガスヒータ熱回収器５は、媒体（水）との熱交換により燃焼ガスＧの熱を回収する機能を有している。ガスガスヒータ再加熱器７は、ガスガスヒータ熱回収器５からの熱を利用して脱硫処理された燃焼ガスＧを加熱する機能を有している。
【００２０】
このように、ガスガスヒータ熱回収器５とガスガスヒータ再加熱器７は、燃焼ガスＧと脱硫処理ガスとの熱交換を媒体を介して間接的に行うようにしているため、離れて配置することが可能となっている。ガスガスヒータ熱回収器５およびガスガスヒータ再加熱器７は、燃焼ガスＧ中の窒素酸化物（ＮＯＸ）および硫黄酸化物（ＳＯＸ）を除去する機能を有しており、これらの除去には例えばアンモニアガスなどが使用される。
【００２１】
脱硫通風機６は、燃焼ガス流路の燃焼ガスＧを下流側に導く大型のファンであり、電動機によって回転駆動するようになっている。脱硫通風機６の下流側には、ガスガスヒータ再加熱器７が位置している。脱硫処理された燃焼ガスＧは、ガスガスヒータ再加熱器７によって加熱され、煙突８から排出させるために必要な温度へ昇温されるようになっている。
【００２２】
ボイラ１と空気予熱器２との間の燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスＧ１と、電気集塵機４と排煙脱硫装置５との間の燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスＧ２は、異常判定装置２０に導かれるようになっている。異常判定装置２０は、第一の酸素測定器２１と、第二の酸素測定器２２と、異常判定手段２３と、警報手段２４を有している。第一の酸素測定器２１は、ボイラ１と空気予熱器２との間を流れる燃焼ガスＧ１中の酸素量（％）を測定し、この酸素量を電気信号に変換する機能を有している。火力発電所においては、ボイラ１内での燃料の完全燃焼を図るために、ボイラ１内の酸素濃度が高めに設定されており、ボイラ１から排出される燃焼ガスＧ中には酸素が残存している。
【００２３】
第二の酸素測定器２２は、電気集塵機４と排煙脱硫装置５との間の燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスＧ２中の酸素量（％）を測定し、この酸素量を電気信号に変換する機能を有している。異常判定手段２３は、電子制御回路から構成されており、第二の酸素測定器２２によって測定された酸素量Ｋ２と第一の酸素測定器２１によって測定された酸素量Ｋ１との差が所定量Ｐよりも超えている場合は、燃焼ガス流路としての煙道９、１０への空気流入が異常である判定を行う機能を有している。ここで、所定量Ｐとは、流入空気Ａ１による酸素量αに許容値を加算した値であり、流入空気Ａ１は、センサドライブ２ａの制御に応じて若干変動することから、酸素量αも若干変動する。また、許容値とは、許容される酸素増加量であり、ゼロであってもよい。
【００２４】
異常判定手段２３は、測定された酸素量Ｋ２と酸素量Ｋ１との差が所定値Ｐよりも超えている場合（Ｋ２−Ｋ１＞Ｐの場合）に、警報手段２４に警報信号Ｂを出力する。警報手段２４は、異常判定手段２３からの警報信号Ｂに基づき警報音を発するブザーから構成されている。
【００２５】
つぎに、図１の火力発電所におけるボイラ１から排出される燃焼ガスＧの処理手順について説明する。
【００２６】
図１に示すように、ボイラ１には、外部から重油などの液体燃料が供給されており、ボイラ１内では液体燃料が押込通風機３から供給される燃焼用空気Ａによって燃焼し、燃焼ガスＧが生じる。ボイラ１から排出される燃焼ガスＧは、空気予熱器２に送られる。ここで、押込通風機３からの燃焼用空気Ａは空気予熱器２によって燃焼ガスＧと熱交換され、ボイラ１に供給される燃焼用空気Ａが加熱される。
【００２７】
空気予熱器２を出た燃焼ガスＧは、煙道９を経由して電気集塵機４に流入する。燃焼ガス流路としての煙道９、１０の圧力は、脱硫通風機６の運転によって負圧となっている。空気予熱器２はセンサドライブ２ａによって燃焼ガス流路である煙道９への流入空気Ａ１を抑制するように制御するが、流入空気Ａ１を完全に阻止することが構造的に困難なことから、押込通風機３からの燃焼用空気Ａの一部は流入空気Ａ１として電気集塵機４に流入する。
【００２８】
電気集塵機４は、燃焼ガスＧ中に含まれている微細な灰を捕捉し、捕捉した灰を下部のホッパ４ａに溜める。電気集塵機４を通過した燃焼ガスＧは、ガスガスヒータ熱回収器５に流入する。ガスガスヒータ熱回収器５では、燃焼ガスＧと媒体（水）との熱交換により燃焼ガスＧの熱を回収する。回収された燃焼ガスＧの熱は、媒体を介してガスガスヒータ再加熱器７に送られ、脱硫処理された燃焼ガスＧを加熱する。そして、脱硫処理された燃焼ガスＧは、ガスガスヒータ再加熱器７によって加熱された後、煙突８から大気へ放出される。
【００２９】
つぎに、異常判定装置２０による燃焼ガス経路の異常判定方法について説明する。
【００３０】
図２に示すように、ステップ３０においては、ボイラ１と空気予熱器２との間の流路を流れる燃焼ガスＧ１中の酸素量Ｋ１が第一の酸素測定器２１によって測定される。ステップ３１では、電気集塵機４とガスガスヒータ熱回収器５との間の流路を流れる燃焼ガスＧ２中の酸素量Ｋ２が第二の酸素測定器２２によって測定される。ステップ３２では、第二の酸素測定器２２によって測定された酸素量Ｋ２と第一の酸素測定器２１によって測定された酸素量Ｋ１との差が所定値Ｐよりも増加しているか否かが、異常判定手段２３によって判定される。ステップ３２において、第二の酸素測定器２２によって測定された酸素量Ｋ２と第一の酸素測定器２１によって測定された酸素量Ｋ１との差が所定値Ｐよりも増加していないと判断された場合は、再びステップ３０〜３２の処理が行われる。
【００３１】
ステップ３２において、第二の酸素測定器２２によって測定された酸素量Ｋ２と第一の酸素測定器２１によって測定された酸素量Ｋ１との差が所定値Ｐよりも増加していると判断された場合は、ステップ３３に進み、異常判定手段２３から警報信号Ｂが出力される。これにより、警報手段２４は、異常判定手段２３からの警報信号Ｂに基づき警報音を発し、燃焼ガス流路の空気流入が異常であることを知らせる。
【００３２】
図３は、電気集塵機４のホッパ４ａの灰詰まりに関連する原因特定および調査の手順を示している。ステップＳ１に示すように、電気集塵機４のホッパ４ａの灰詰まりは、ステップＳ２に示すように、第二の酸素測定器２２によって測定された酸素量Ｋ２が第一の酸素測定器２１によって測定された酸素量Ｋ１よりも増加することにより、判断することができる。つまり、酸素量Ｋ２が増加する原因の一つは、空気予熱器２からの流入空気Ａ１の増加（ステップＳ１１）によるものである。この場合は、空気予熱器２のセンサドライブ２ａの制御機能が正常に動作するかを確認する（ステップＳ１２）。
【００３３】
また、酸素量Ｋ２が増加するもう一つの原因は、外気Ａ２の煙道９への流入と、外気Ａ３の煙道１０への流入である（ステップＳ１３）。この場合は、空気予熱器２にセンサドライブ２ａに異常がなければ、煙道９、１０が損傷していると判断できるので、他の原因調査を必要とせず、煙道９、１０の修理などに対して迅速な対応が可能となる。従来では、電気集塵機４のホッパ４ａの灰詰まりは、５つの原因（ステップＳ３、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ１１、Ｓ１３）が考えられ、このうちのいずれかを特定するために多くの時間を要していたが、本発明によれば、酸素量Ｋ２が増加することを検知することによって、ステップＳ１１、Ｓ１３に示すように、原因の絞込みが容易となり、修理などの迅速な対応が可能となる。
【００３４】
図３において、電気集塵機４のホッパ４ａの灰詰まりが生じるのにも関わらず、測定された酸素量Ｋ２と酸素量Ｋ１との差が所定値Ｐよりも増加していない場合は、ステップＳ３〜Ｓ１０において、それぞれの原因調査が行われる。
【００３５】
図４は、脱硫通風機６のファン開度増加に関する原因特定および調査の手順を示している。ステップＳ２０に示すように、脱硫通風機６のファン開度増加は、ステップＳ２１に示すように、第二の酸素測定器２２によって測定された酸素量Ｋ２が第一の酸素測定器２１によって測定された酸素量Ｋ１よりも増加することにより判断することができる。つまり、酸素量Ｋ２が増加する原因は、外気Ａ２の煙道９への流入と、外気Ａ３の煙道１０への流入である（ステップＳ２６）。この実施の形態の場合は、煙道１０における第二の酸素測定器２２の設置箇所までは、外気Ａ３の流入が判定可能となり、データ解析により煙道１０の損傷箇所を特定することが可能となる（ステップＳ２７）。従来では、脱硫通風機６のファン開度が増加は、３つの原因（ステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６）が考えられ、このうちのいずれかを特定するために多くの時間を要していたが、本発明によれば、酸素量Ｋ２が増加することを検知することによって、ステップＳ２６に示すように、原因の絞込みが容易となり、修理などの迅速な対応が可能となる。
【００３６】
図４において、脱硫通風機６のファン開度が増加するのにも関わらず、測定された酸素量Ｋ２と酸素量Ｋ１との差が所定値Ｐよりも増加していない場合は、ステップＳ２２〜Ｓ２５において、それぞれの原因調査が行われる。
【００３７】
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、この実施の形態においては、燃焼ガス流路への空気流入が異常の判定時には、警報手段２４による警報音で知らせる構成としているが、異常表示灯などを併用する警報としてもよい。また、火力発電所に適用する場合を示したが、ボイラ１から排出された燃焼ガスＧを特定の装置を順に配置して処理するシステムであれば、火力発電所に限定されない。さらに、この実施の形態においては、測定された酸素量Ｋ２と酸素量Ｋ１との差が所定値Ｐ（Ｐ＝流入空気Ａ１による酸素量α＋許容値）よりも超えた場合に、燃焼ガス流路への空気流入が異常である判定を行う構成としているが、所定値Ｐはこれに限定されるものではなく、さらに酸素測定器２１、２２による測定誤差や、煙道の気密度などを考慮した値を用いる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１          ボイラ
２          空気予熱器
３          押込送風機
４          電気集塵機
４ａ        ホッパ
５          ガスガスヒータ熱回収器（排煙脱硫装置）
６          脱硫送風機
７          ガスガスヒータ再加熱器（排煙脱硫装置）
８          煙突
９          煙道（燃焼ガス流路）
１０        煙道（燃焼ガス流路）
２０        異常判定装置
２１        第一の酸素測定器
２２        第二の酸素測定器
２３        異常判定手段
２４        警報手段
Ａ          燃焼用空気
Ｇ          燃焼ガス
【図１】
2010255940.tif 000003
【図２】
2010255940.tif 000004
【図３】
2010255940.tif 000005
【図４】
2010255940.tif 000006